Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv desenvolveram um método baseado em chip para dobrar as folhas de vidro em estruturas fotônicas 3D microscópicas-um processo chamado origami fotônico. A técnica pode produzir pequenos dispositivos ópticos complexos para processamento de dados, detecção e física experimental.
“As impressoras 3D existentes produzem estruturas 3D ásperas que não são opticamente uniformes e, portanto, não podem ser usadas para óptica de alto desempenho”, disse Tal Carmon, da Universidade de Tel Aviv. Inspirado em escalas Pinecone Bending para liberar sementes, sua equipe usou uma técnica induzida por laser para dobrar folhas de vidro ultrafinas em estruturas ultra-suaves e transparentes.
Na Opticaa equipe relatou estruturas recorde de 3 mm de comprimento com apenas 0,5 mícrons de espessura, com menos de um nanômetro de variação da superfície. Eles fabricaram helixes e espelhos côncavos e convexos que refletem a luz sem distorção. “Semelhante a como as grandes impressoras 3D podem fabricar quase qualquer merchandise doméstico, o origami fotônico pode permitir uma variedade de pequenos dispositivos ópticos”, disse Carmon. Os usos em potencial incluem lentes micro-zoom para smartphones e componentes baseados em luz para computação mais rápida e eficiente.
A descoberta aconteceu por acidente. O estudante de pós -graduação Manya Malhotra foi convidado a localizar um laser invisível no vidro, aumentando a energia até que brilhava – em vez disso, o vidro dobrou. Ela se tornou especialista pioneira em origami fotônico. A dobra ocorre quando um lado liquifica sob o calor do laser e a tensão superficial ultrapassa a gravidade, puxando o vidro em uma dobra.
Engenheiro de laboratório Ronen Ben Daniel fabricou camadas de vidro de sílica em lascas de silíciominando -os com a gravação antes de dobrá -los com pulsos a laser de CO2. Folhas dobradas em um milissegundo a velocidades de 2m/se acelerações acima de 2000m/s². “O nível de controle que tivemos sobre a arquitetura microfotônica 3D foi uma surpresa agradável”, disse Carmon.
A equipe dobrou as folhas de até 10 mícrons de espessura em dobras e hélices de 90 graus com precisão de 0,1 microradianos. Eles também criaram uma ‘mesa’ de vidro microscópica com um espelho de cavidade côncavo, inspirado no trabalho da PK Lam da Universidade Nacional da Austrália em explorar desvios da gravidade newtoniana. Começando com uma folha com 5 mícrons de espessura, eles padronizaram e o dobraram em uma estrutura 3D leve o suficiente para serem levitados opticamente. Tais experimentos podem ajudar a investigar os mistérios da matéria escura.
“A microfotônica 3D de alto desempenho não havia sido demonstrada anteriormente”, disse Carmon. “Esta nova técnica traz sílica fotônica – Usando vidro para guiar e controlar a luz -Na terceira dimensão, abrindo possibilidades inteiramente novas para dispositivos ópticos integrados de alto desempenho. ”